直流电场强度对导线雨淞覆冰及其电晕损失的影响北大核心CSCD

输电线路运行时导线表面的电场强度是影响导线覆冰及其电晕放电过程的重要因素,但现有文献的研究对象多为交流输电线路。为适应中国直流输电线路的建设浪潮,文中在电晕笼中采用人工带电模拟覆冰的方法研究了覆冰电场强度对导线雨凇覆冰形态以及电晕损失特性的影响规律。研究表明:覆冰电场强度对导线雨淞覆冰形态具有显著的影响,覆冰时导线表面电场强度越高,形成的雨淞覆冰导线的覆冰重量和冰凌长度越小、冰凌间距越大、覆冰厚度呈先增大后减小的规律。高覆冰电场强度下形成的雨淞覆冰导线的电晕损失更小,此外,单位长度雨淞覆冰导线的电晕损失与标称电场强度之间服从幂函数形式的经验公式。     

覆冰环境下输电导线外流场数值模拟与分析

利用基于有限体积法的流体数值模拟软件FLUENT研究了覆冰气候环境下输电线路导线的外流场,分析了导线周围气流场的速度场、温度场、压力场分布规律,并分析了覆冰过程所涉及的参数(风速、环境温度、导线温度、导线半径)对各场的影响。在实际情况中,导线迎风区域容易覆冰,背风区域不易覆冰,通过对外流场中速度场、温度场,压力场的分布规律和特征分析总结,揭示了导线不均匀覆冰的规律和机理。同时,对覆冰过程涉及参数的影响分析揭示了直径较小的导线容易覆冰的原因。     

雨雾淞导线覆冰理论模型数值模拟研究

导线覆冰的理论模型及数值模拟是研究覆冰过程机理的必要手段。本文基于国际公认的导线覆冰理论模型框架,采用合理的覆冰过程物理参数化方法,构建了一套完整的数值计算方案,并利用其对雨雾淞导线覆冰过程进行了数值模拟研究,探讨了雨凇、雾淞及雨雾凇混合覆冰过程的机理及其演变特征。数值模拟结果表明:雾凇覆冰过程的增长曲线呈对数曲线变化特征,覆冰在开始阶段增长很快而随时间逐渐变慢;而雨淞覆冰则随时间持续增长,且覆冰质量增长比覆冰厚度增长更为明显;雨雾淞混合覆冰状态下覆冰的增长与单纯雨淞或雾凇覆冰的增长曲线均不同,由于干、湿覆冰机制的转换使覆冰增长过程呈现复杂的变化,而开始阶段无论是雨淞覆冰还是雾凇覆冰都可能表现出明显的湿增长特征。本文的研究结果揭示了雨雾凇导线覆冰过程的机理及其演变特征,具有一定的理论参考价值。     

输电线路导线覆冰扭转特性的数值模拟

输电线路导线覆冰是电力系统最严重的自然灾害之一,研究导线覆冰的数值计算方法,建立仿真平台,不仅可以科学地预测导线覆冰增长,并且能大量减少自然覆冰观测工作量。但是已有的数学模型和仿真计算方法都回避了导线覆冰扭转这一自然现象,从而不能有效模拟实际覆冰增长。该文基于导线覆冰形成机理,加入导线覆冰扭转因素,提出导线扭转的数学模型,借助C语言编写仿真模拟程序,实现导线覆冰动态增长的数值模拟过程。仿真结果表明,导线覆冰增长是一个伴随扭转的动态过程,距离杆塔距离、档距、风速、液态水滴直径大小均对扭转角度大小有影响。在重庆大学雪峰山自然覆冰试验基地,验证了该文所提出的数值模拟方法的科学性。     

基于模拟导线的输电线路覆冰探测系统*

设计了一种输电线路覆冰探测系统,该系统主要由模拟导线、光纤覆冰传感器、信号处理及采集系统组成。其中,模拟导线的直径与输电线路基本一致,安装在输电线路安全距离外,用于模拟输电线路上的覆冰情况;光纤覆冰传感器是反射及散射式光强调制型传感器,安装在模拟导线的不同位置,用于检测模拟导线上多点的覆冰情况。通过模拟导线上的覆冰情况可以预测输电线路的覆冰情况。试验表明,该探测系统具有量程大、灵敏度高、结构一体化、安装方便等优点,具有良好的应用前景。     

基于数值模拟的导线覆冰类型临界条件分析

准确判断覆冰类型是覆冰量增长准确预测的基础。基于Fluent离散相模型计算了圆柱形导线外部气流流场分布和水滴运动轨迹,得出了不同环境下的水滴碰撞系数,根据覆冰雨、雾凇增长的定义,结合导线覆冰热平衡模型,提出了一种基于数值模拟推断出雨、雾凇类型对应的外界条件的方法。通过导线覆冰数值仿真与分析,得出了导线覆冰类型与碰撞特性和冻结特性的关系,分析了影响覆冰类型的环境参数,根据碰撞特性和冻结特性曲线以及环境参数可以初步判断覆冰形成类型。     

高压输电线路导线覆冰舞动分析与对策

导线覆冰舞动是架空输电线路覆冰灾害之一。研究导线不均匀覆冰形成的原因与影响因素,建立导线不均匀覆冰力学模型,求出导线覆冰舞动启动的风速条件。介绍了目前我国尚未广泛应用的相间间隔棒和带旋转线夹的导线间隔棒等两种导线不均匀覆冰舞动防御装置的工作原理与构造。     

输电线路防覆冰临界电流密度预测模型研究

分析建立了导线覆冰过程的热平衡方程.提出了基于焦耳热效应的输电线路防覆冰临界电流密度计算公式,并对该临界电流密度公式进行了仿真计算.结果表明,防覆冰临界电流是导线外径、导线电阻、表面几何外形等导线自身参数以及环境温度、风速、水滴中值体积直径、空气中液态水含量等大气参数的函数.通过合理调度负荷可达到减少导线覆冰的目的.     

输电线路导线覆冰机理及雨凇覆冰模型

为了揭示输电线路导线覆冰形成的原因和覆冰机理,通过对已有文献系统分析,指出导线覆冰是热力学、流体力学和电流电场耦合作用的结果.在国内外已有的覆冰模型基础上,针对雨凇覆冰过程,通过引入碰撞系数、冻结系数和收集系数给出了导线均匀覆冰和非均匀覆冰的覆冰质量和覆冰厚度预测模型,研究了在不同过冷却水滴中值体积直径、风速以及导线直...     

导线覆冰及其干湿增长临界条件分析

为输电线路的抗冰设计和防冰技术措施以及在实验室中模拟导线覆冰提供理论依据，根据导线覆冰的物理过程对导线覆冰过程中的热平衡进行了系统分析，提出了导线覆冰的热平衡方程，并因此得到了导线覆冰的冻结系数，湿增长覆冰向干增长转变的临界条件以及临界条件均为环境温度，风速，水滴直径，空气中液态水含量及导线传输电流时导线覆冰的函数，通过仿真计算，得出了覆冰干湿增长临界条件下和导线覆冰临界条件下环境温度，风速，水滴直径，空气中液态水含量及导线传输电流等参量之间的关系，并提出可以通过提高线路传输电流的方法达到减少或防止导线覆冰的目的。     

基于偏互信息法与支持向量机的覆冰闪络故障预警

输电线路覆冰闪络跳闸故障是引起电网故障的重要原因之一。现有的覆冰闪络研究主要集中在绝缘子覆冰闪络电压的模型研究。一方面,闪络电压模型不能全面反映所有因素综合作用下的绝缘子闪络电压;另一方面,数据采集的误差使现有覆冰闪络电压模型的研究成果难以在覆冰闪络故障预警中直接应用。考虑到数据挖掘技术的发展,基于偏互信息法和支持向量机对覆冰闪络故障进行预警。首先,采用偏互信息法筛选出关键的因素作为输入变量。然后,建立覆冰闪络预警的支持向量机模型,对样本数据进行训练和预测。仿真结果表明,基于偏互信息法与支持向量机的覆冰闪络故障预警方法能够较为有效地预测覆冰闪络,为实际电网的覆冰闪络防御提供了参考。     

考虑融冰因素的输电线路覆冰故障概率计算

根据导线覆冰表面热平衡方程分析内外部融冰因素对导线冰载荷的影响,计及地形对冰载荷的影响以及覆冰引起导线等效半径增大对风载荷的影响,通过气象实测的降雨量、风速、风向、温度等信息以及电网运行信息、当前监测覆冰厚度等信息建立输电线覆冰厚度增长预测模型。从输电线路覆冰过载机理出发,构建覆冰故障概率计算框架,从力学角度分析覆冰厚度及风速对输电线路的共同作用,采用反映金属承载极限特性的指数模型计算输电线路故障概率。以实际线路为例验证了该模型计算得到的线路覆冰故障概率变化趋势与实际故障情况相符,能够充分验证覆冰故障率与实际天气的相关性。     

输电线路人工观冰值与覆冰预警系统监测值对比分析研究

通过收集对比某电力公司输电线路在2012年-2013年覆冰期间人工观冰数据和相对应的覆冰预警系统监测数据,分析探究两者之间存在的差值,剖析定位各种误差产生的原因,并提出相应的改进措施,以获得更为精准的数据,为输电线路防冰抗冰工作提供更加准确全面的参考依据.     

输电线路冰区分布图绘制关键技术

输电线路冰区等级的科学合理划分对电网的安全稳定运行起着举足轻重的作用。在分析国内外输电线路冰区分布图绘制现状的基础上,讨论了输电线路冰区分布图绘制技术及其涉及的覆冰观测方法、覆冰冰厚数值模拟、数理统计模型、冰区划分标准、微地形与微气象处理方式、运行经验订正等方面的技术现状。针对当前冰区分布图绘制存在的问题与我国电网建设的规划,给出了冰区分布图绘制关键技术的发展趋势。     

雪峰山自然环境试验站覆冰试验技术

人工模拟环境下的覆冰形态与自然环境下的实际情况存在一定差异,建立自然环境覆冰试验站并开展输电线路覆冰机理、冰闪特性、覆冰监测及预警技术、防冰除冰新技术等研究对保障电网安全具有重要作用。重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室建立了雪峰山自然覆冰试验站;通过在不同位置架设多基铁塔实现了导线、绝缘子等不同大气结构物的安装;采用试品与悬挂点之间安装拉力传感器并结合气象参数测量仪实现了对各种试品覆冰过程的监测;架设专用试验电源线并配置交、直流和冲击电源装置实现了输电线路绝缘子自然覆冰电气试验方法及覆冰闪络特性、输电线路融冰、脱冰、除冰技术等的研究。3 a多的运行证明雪峰山自然覆冰试验站具备开展输电线路覆冰试验的能力,自然环境气象参数不可控且无规律可循,大气结构物覆冰随时间增长而呈非线性关系,采用合理的措施能实现输电线路防冰、除冰。雪峰山自然覆冰试验站的建立为电力系统开展防冰减灾相关课题研究创造了良好的试验平台。     

输电线路冰区勘测方法

覆冰荷载是架空输电线路的基本荷载之一,对线路工程造价的敏感性很高,对线路工程的运行安全至关重要。要科学地确定符合当地客观实际的冰区,首先必须进行区域覆冰气候分析,充分收集线路地区导线覆冰资料和相关气象资料,进行广泛的覆冰调查,建立观冰站点观测导线覆冰,必要时开展导线覆冰专题研究,然后采用科学的方法进行资料分析和计算,最后结合线路经过区域的地形、海拔、植被、水体等情况综合分析确定。归纳总结了覆冰调查的范围、内容、对象、技巧以及调查资料的可靠性评价、代表性分析和重现期确定;提出了设计冰厚计算的基本方法及其计算参数的订正选取原则和确定设计冰厚的方法展望;提出了覆冰微地形的判别方法及其冰厚修正原则;提出了线路冰区划分的原则、依据和方法。     

电力架空线路覆冰雪的国内外研究现状

总结了国内外电力覆冰雪的研究现状,包括线路覆冰雪造成的危害,以及覆冰雪与气象因素之间的关系、覆冰雪增长预测模型、冰雪在线监测、线路除冰技术等方面的研究成果。文章还介绍了作者研发的输电线路冰雪在线监测系统的实际运行效果,并重点分析了转移负载法、短路法、交直流电流法等几种常见热力除冰方法的适用条件。     

基于行波传输时差的输电线路覆冰厚度测量方法

提出了一种基于行波传输时差的输电线路覆冰厚度测量方法.推导了冰厚与线路长度的关系,基于输电线路故障全球定位系统(GPS)行波定位系统精确记录外部故障或操作产生的行波穿越线路的时间,测量输电线路长度的变化,从而计算出冰厚.分析了某地区电网2008年冰灾期间的运行数据,表明了该方法的适用性,可用于输电线路冰灾分析,为合理安排融冰计划提供参考.     

基于支持向量机和模糊控制的输电线路覆冰状态评估模型

输电线路覆冰严重威胁着电力系统的安全运行。为提高输电线路覆冰状态评估准确率,以输电线路覆冰监测系统为基础,综合考虑监测系统的等效覆冰厚度、微气象参数以及覆冰持续时间等,提出基于支持向量机和模糊控制的输电线路覆冰状态评估模型。支持向量机实现覆冰状态的初步分类,输出无覆冰状态和有覆冰状态,针对有覆冰的状态进一步通过模糊控制评估模型对覆冰的严重程度作出准确评估,输出线路覆冰综合评估结果。实验数据验证了评估模型的准确性和可行性。     

2010年广东电网覆冰监测网典型线路覆冰分析

对2010年2月中旬粤北电网坪通线及其84号监测点覆冰发生情况进行了详细介绍和分析,所得结果证明覆冰监测网监测覆冰产生、覆冰迅速增加、覆冰稳定、覆冰融化4个阶段与气象条件的变化相吻合,监测的覆冰信息、线路覆冰故障与现场观测结果一致,说明了覆冰监测网反映现场覆冰情况、线路覆冰故障及时可靠,对线路覆冰信息判断较为准确,运行可靠,为输电线路的防冰工作提供了可靠信息。